[发明专利]准直光束与光波导的光耦合增效的透镜系统

说明书

本发明披露了一种光耦合系统，以使准直光束与半导体材料制成的波导耦合。在光调制器和/或光混合器中采用该波导，以及，因为半导体材料的增强折射率，该波导具有截面有限的芯部。由包括第一透镜和第二透镜的双透镜系统，将准直光束聚焦在芯部上。第一透镜具有的焦距短于第二透镜的焦距，首先使第一透镜与芯部对准，然后，使第二透镜与芯部对准，作为在固定第一透镜期间所产生的第一透镜偏离的补偿。

技术领域

本发明涉及一种透镜系统，以对准直光束与光波导的光耦合增效。

背景技术

由半导体材料形成平面光路(PLC)的技术在本领域已经普及。常规PLS通常由电介质材料例如铌酸锂(LiNbO₃)制成。因为大多数半导体材料的折射率大于LiNbO₃的折射率，半导体材料的PLC不仅减小其平面尺寸，而且减小其截面。带有台面结构的光波导具有由台面宽度和波导层厚度确定的有效尺寸。前一种尺寸延伸至数微米(μm)，但后一种尺寸被迫限制于亚微米。

对于波导的光耦合增强效率的常规已知技术是：在露出光波导的母料端面附近，设置光斑尺寸转换器(SSC)。SSC可以同等地扩展波导的截面。然而，SSC固有地需要形成复杂结构，这提高了光波导的生产成本。

发明内容

本申请的一方面涉及一种可应用于数字相干系统的光接收器。本申请实施例的光接收器包括第一输入端口、第二输入端口、光混合器(optical hybrid)、以及光耦合系统。接收信号光束的第一输入端口具有准直透镜，以使输入信号光束准直。接收本振光束的第二输入端口也包括准直透镜，以使本振光束准直。通过执行信号光束与本振光束的干涉，光混合器可以提取信号光束中所包含的数据/信息。光混合器具有两个波导，各波导由半导体材料制成。光耦合系统使信号光束和本振光束与光混合器耦合。光耦合系统设置各具有第一透镜和第二透镜的第一单元和第二单元。各个单元中的第一透镜和第二透镜的组合，将准直信号光束聚集于光混合器中的一个波导上，以及，将准直本振光束聚集于另一波导上。与各个第二透镜相比，各个单元中的第一透镜更靠近于光混合器布置。

本发明的另一方面涉及光调制器。该光调制器设置有输入端口、光调制器、输出端口、以及光耦合系统。输入端口接收连续波(CW)光束。通过对CW光束执行相位调制，光调制器产生经调制光束。本申请的光调制器具有由半导体材料制成的波导。光耦合系统使作为发散光束的经调制光束准直，以及，使准直光束与输出端口耦合。本申请的光调制器的特征在于，光耦合系统包括第一透镜和第二透镜，第一透镜布置为相比于第二透镜更靠近光调制器，以及，第二透镜具有的焦距大于第一透镜的焦距。

附图说明

根据下文结合附图详细描述的本发明优选实施方式，将更好地理解本发明的上述以及其它的目的、方面和优点，附图中：

图1示意性图示光接收器的功能方块图；

图2示意性图示根据本发明第一实施例的光接收器内部的平面图；

图3示出光波导的剖视图；

图4A和图4B比较了用于半导体材料所制成波导的光耦合系统；

图5A和图5B比较了分别关于单透镜系统与双透镜系统的光耦合容差；

图6示出了第一透镜的偏离与用于补偿光耦合效率的第二透镜偏置之间的关系，以及补偿后的耦合效率；

图7A和图7B示意性示出根据图2中所示双透镜系统进行变化后的双透镜系统的光学布置；

图8示出双透镜系统的装配流程；

图9是示出根据本发明第二实施例的光调制器内部的平面图；以及

图10A和图10B示出波导实施例的剖视图，该波导形成于图9所示光调制器中的调制装置内。

具体实施方式